检测技术实验报告 东南大学

检测技术实验报告东南大学

东南大学自动化学院

实验报告课程名称：检测技术

第 2 次实验

实验名称：

院（系）：专业：

姓名：学号：

实验室：实验组别：

同组人员：实验时间：年11 月23 日

评定成绩：审阅教师：

实验十二电涡流传感器位移实验

一、基本原理

通过交变电流的线圈产生交变磁场，当金属体处在交变磁场时，根据电磁感应原理，金属体内产生电流，该电流在金属体内自行闭合，并呈旋涡状，故称为涡流。涡流的大小与金属导体的电阻率、导磁率、厚度、线圈激磁电流频率及线圈与金属体表面的距离ｘ等参数有关。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而改变激磁线线圈阻抗，涡流传感器就是基于这种涡流效应制

成的。电涡流工作在非接触状态（线圈与金属体表面不接触），当线圈与金属体表面的距离ｘ以外的所有参数一定时可以进行位移测量。

二、实验器材

主机箱、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、测微头、被测体（铁圆片）。

三、实验步骤

1、观察传感器结构，这是一个平绕线圈。根据图安装测微头、被测体、电涡流传感器并接线。

2、调节测微头使被测体与传感器端部接触，将电压表显示选择开关切换到20V 档，检查接线无误后开启主机箱电源开关，记下电压表读数，然后每隔0.1mm 读一个数，直到输出几乎不变为止。将数据列入表。

表电涡流传感器位移X 与输出电压数据

续表

3、画出V－X 曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点（即曲线线性段的中点）。试计算测量范围为1mm与3 mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。实验完毕，关闭电源。

变化部分的拟合曲线为:

V=0.590*X-2.692

单位转换之后

V=590*X-2692

由图可知最佳工作点为 8mm

根据拟合曲线知灵敏度为 590 mV/mm

由端基法的拟合直线线性度的公式为: max

max .1100%100%(x x )F S n L L Y k γ∆∆=⨯=⨯- 可知

:

max

max .1100%100%(x x )F S n V V X k γ∆∆=⨯=⨯-

由曲线拟合易知测量范围为1mm 时最大偏差max

22.4m V v =∆ 所以有

max

max .122.4100%100%100% 3.7%(x x )5901F S n V V X k γ∆∆=⨯=⨯=⨯=-⨯

由于测量时的失误，仅能算出测量范围为

1.5mm 时最大偏差max 31.0V

mv ∆= 所以有

max

max .131.0100%100%100% 3.50%(x x )590 1.5F S n V V X k γ∆∆=⨯=⨯=⨯=-⨯

四、思考题

1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm 的量程应如何设计传感器？

一般来说金属导体的电阻率c ，厚度t ，线圈的励磁电流角频率ω以及线圈与金属块之间的距离x 等参数会影响传感器的量程。

2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。

可以通过贴金属片等方式进行测量

实验十五直流激励时线性霍尔传感器的位移特性实验

一、基本原理

根据霍尔效应，霍尔电势UH＝KH·IB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它的电势会

发生变化，利用这一性质可以进行位移测量。二、实验器材

主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头。

三、实验步骤

1、按图示意图接线（实验模板的输出Ｖo1 接主机箱电压表的Ｖin），将主机箱上的电压表量程（显示选择）开关打到2v档。

2、检查接线无误后，开启电源，调节测微头使霍尔片处在两磁钢的中间位置，再调节Rw1

使数显表指示为零。

3、向某个方向调节测微头2mm位移，记录电压表读数作为实验起始点；再反方向调节测微头，每增加0.2mm 记下一个读数（建议做4mm位移），将读数填入表中

起始位置为5mm处，先右移到7mm处，然后依次左移到3mm处

续表：

作出V－X 曲线，计算不同测量范围时的灵敏度和非线性误差。

实验完毕，关闭电源。

拟合曲线为:

V=0.5367*X-5.456

单位归一之后：

V=536.7*X-5456

根据拟合曲线知灵敏度为 /536.7(mv/mm)S V X =∆∆= 对于非线性误差，由拟合曲线知，最大偏差为：max

337.6mv V ∆= 所以：337.6100%100%10.8%(12 6.2)536.7

m yFS δ∆=⨯=⨯=-⨯ 四、思考题

本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？

由霍尔传感器的工作原理U=KIB 知，霍尔元件

实际感应的是所在位置的磁场强度B的大小。实验中，霍尔元件的线性实际上反映了空间磁场的线性分布，揭示了元件测量处磁场的线性分布。

实验十六交流激励时霍尔式传感器的位移实验

一、基本原理

交流激励时霍尔式传感器与直流激励一样，基本工作原理相同，不同之处是测量电路。

二、实验器材

主机箱、测微头、霍尔传感器、霍尔传感器实验模板、移相器／相敏检波器／低通滤波器模板、双线示波器。

三、实验步骤

1、实验模板接线见图（注意：暂时不要将主机箱中的音频振荡器Ｌv接入实验模板）

2、首先检查接线无误后，合上主机箱总电源开关。调节主机箱音频振动器的频率和幅度旋钮，用示波器、频率表监测Lv输出频率为1KHz、峰峰值为4V的信号。关闭主机箱电源，将Lv输出信号作为传感器的激励电压接入图的实验模

板中。（注意：Lv电压峰峰值为4V，幅值过大会烧坏传感器）

3、合上主机箱电源，调节测微头使霍尔传感器的霍尔片处于两磁钢中点。先用示波器观察使霍尔元件不等位电势为最小，然后观察数显表显